[发明专利]一种机械搅拌内循环树脂离子交换与吸附反应器

说明书

技术领域

本发明为一种树脂离子交换与吸附设备，特别涉及机械搅拌内循环树脂离子交换与吸附反应设备，尤其是采用直径75-200μm实心粉体树脂或磁性粉体树脂的机械搅拌内循环离子交换与吸附反应器，属于水处理领域。

背景技术

在给水、各类废水及生化尾水的深度处理中，常采用离子交换与吸附树脂对水中的有机物、无机物进行富集分离，以达到对水的脱色、脱臭、软化及去除微量有机物和重金属的目的。然而采用普通离子交换树脂设备，不但存在预处理工序复杂、树脂用量多、设备投资大、运行费用高的问题，而且单体设备难以连续运行，同时树脂再生液使用量大，再生效率较低。粉体树脂是一种颗粒平均粒径为75-200μm的固体丙烯酸高分子材料，含有丰富的孔结构和离子基团，具有电化学吸附及离子交换双重作用；新型粉体树脂或磁性粉体树脂具有粒径小、比表面积大、反应动力学效能高的特点；在实际应用中，粉体树脂可与所需处理的废水混合搅拌一定时间，后将树脂与废水分离，使其富集水中有机物、无机物所需时间短、树脂用量少，具有明显的抗污染、使用寿命长、脱附液产量少的优点。然而，由于粉体树脂或磁性粉体树脂的粒径小且相对密度较小，采用传统固定床或悬浮床时，树脂床层阻力较大，树脂易压实、破碎，反洗时树脂易带出反应器，且无法实现连续运行，严重影响了粉体树脂性能的发挥。针对粉体树脂或磁性粉体树脂的小粒径、低密度，及优良的流体力学性能的特点，有必要开发出适用于该类树脂的新型树脂反应器，以充分发挥该类树脂的优势。

目前，澳大利亚Orica公司开发的MIEX ^?树脂及其应用技术，已广泛使用于给水的深度处理；其采用强碱离子交换丙烯酸树脂并使用机械搅拌及斜管分离方式对水中硝酸根、硫酸根、磷酸根、砷酸根等多种阴离子，以及溶解性有机污染物去除具有良好的效果；国内，南京中电联环保工程有限公司亦开发了穿孔水力射流磁性树脂反应器；然而上述反应器采用树脂全混方式，树脂在反应器中分布较为平均，反应器使用时树脂投加量较大，且树脂分离出反应器困难；同时，上述反应器单体处理水量较小，在大型水处理时所需反应器数量较多，所以有必要开发新型反应器改善上述困难。

发明内容

1、所要解决的技术问题

针对实心粉体树脂或磁性粉体树脂的小粒径、低密度且流体力学性能优的特点，本发明提供一种机械搅拌内循环树脂离子交换与吸附反应器，适用于粉体树脂的离子交换与吸附反应的装置，可以充分发挥该类树脂的优势，并实现树脂反应装置的连续运行。该反应器既可适用于实心粉体树脂或磁性粉体树脂对废水、生化尾水及中水的深度处理，亦可用于给水的深度处理。

2、技术方案

本发明的技术方案如下：本发明的一种机械搅拌内循环树脂离子交换与吸附反应器，反应器主体上部2/3～4/5为敞口圆柱体，下部1/5～1/3为锥体，锥体坡度为30°±10°；反应器主体中心设有钟罩形反应槽，钟罩形反应槽内设有涡轮引水搅拌器；反应器主体设有圆柱形导流板；反应器主体的外壳与导流板之间设置有集水堰和斜管分离器；反应器主体的外壳与导流板之间下部设有环形树脂收集斗；反应器设有进水管，进水管设在钟罩形反应槽下部的圆台体区；出水管设在集水堰出水处；树脂移出管分别连接形树脂收集斗和树脂脱附槽，再生树脂回流管通向钟罩形反应槽下部的圆台体区。

所述的钟罩形反应槽为组合空心回转体，其轴心与反应器主体一致，该钟罩形反应槽上部1/3～1/2为空心圆柱体，下部1/2～2/3为空心圆台体结构；钟罩形反应槽底端距反应器主体底端0.2～0.8m，钟罩形反应槽上端距反应器主体顶端0.5～1.0m；空心圆柱体直径为反应器主体外径的1/5～1/3，圆台体下端直径与空心圆柱体直径相同，圆台体上端直径为反应器主体外径的1/4～1/2；空心圆柱体与圆台体之间设有隔水挡板，隔水挡板中心开孔，开孔直径为空心圆柱体直径的1/4～1/2。

所述的钟罩形反应槽中设置的涡轮引水搅拌器由涡轮、涡轮上部搅拌桨以及涡轮下部搅拌桨构成，搅拌器转速为2~50r/min；涡轮直径为钟罩形反应槽上部空心圆柱体横截面直径的1/4～1/3，涡轮外缘线速度为0.1～1.5m/s；涡轮上部搅拌桨和下部搅拌桨均由2～6片桨叶组成，搅拌桨桨叶外缘线速度为0.2～2.0m/s。

所述的导流板为空心圆柱体，其轴心与反应器主体一致，其直径为反应器主体直径的1/2～3/4；导流板上端与反应器主体上端平齐，下端距反应器主体底端1.5～2.5m。导流板用于改变钟罩形反应槽4出水水流方向，并使树脂沉淀于反应器底部。